种植密度对不同株型玉米冠层光能截获和产量的影响

2021-12-03黄吉美王朝武

广东蚕业 2021年1期

浦军黄吉美王朝武杨眉王琼

（曲靖市农业科学院云南曲靖 655000）

玉米原产于中美洲和南美洲，是世界重要的粮食作物，广泛分布于美国、中国、巴西和其他国家。与传统的水稻、小麦等粮食作物相比，玉米具有较强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性和极好的环境适应性等特征。作为中国的高产粮食作物，玉米不仅是畜牧业、养殖业等重要的饲料来源，而且是食品、医疗卫生、轻工业和化工业等不可或缺的材料。玉米产量的稳定对保障我国粮食安全有着重要的作用，提高玉米的产量也是需要我们不断努力追求的目标。玉米产量的提高受到玉米品种遗传改良和栽培技术影响，其中提高种植密度是提高玉米种植产量的重要栽培措施之一。但是，高密度的种植往往会导致玉米植株间叶子的相互遮挡，出现水、光、营养成分的相互竞争等问题，使玉米茎秆的生长质量变差，增加倒伏的风险，从而影响产量的提高。所以，我们在进行高密度种植的同时，需要选用合适的玉米株型，比如红单6 号类型的紧凑型品种，其冠层结构所拥有的特点可以优化高密度种植空间内光照的分配和使用，从而减轻高密度种植带来的负面问题，从而达到提高玉米产量的目的。

玉米的冠层结构对光合作用有效辐射的截获对玉米产量有重要影响。首先，玉米植株叶片的大小和分布决定光的截获量和光合作用，种植密度的增加使得穗上叶更加直立，相比弯曲的穗上叶可以缩短光传递的路径，从而有利于光传递到植株的下面部分。其次，在玉米不同的生长阶段喷洒不同的化学药剂往往会形成菱形和三角形两种植株形态，叶片形态的不同对冠层内光的分布也会产生不同的影响，从而产生不同的叶片衰老速度和不同的干物质积累量。

1 材料与方法

1.1 试验设计与管理

试验地区选在了我国云南的一个玉米试验示范站，播种时间是4月中下旬，并于10月初收获。云南的主要粮食作物是水稻和小麦，玉米多种植在海拔1 000～2 000 m 地带，试验选取的材料则是紧凑型的红单6 号、中间型的云瑞668 和平展型的路单12 号三个玉米品种。

玉米种植密度分为四种类型，分别是4.5×104、6.0×104、7.5×104和9.0×104株每公顷，种植区域长5 m，宽3.6 m，总面积为18 m2。等行距进行种植，间隔为0.6 m，南北走向，每片区种植6 行，其他的施肥、灌溉等工作与当地农民的管理方法基本保持一致。

1.2 测定项目与方法

在玉米生长的不同时期，用特殊的测量工具对玉米叶的长、高等进行了测量，这里选取的是在种植区域中选取的3 株生长状况大致相似的长势较好的玉米植株，并运用了常用到的计算公式进行了数据的计算。其中用到的公式主要有：叶面积=长×宽×0.75，叶面积指数=单位群体叶面积/单位土地面积。在玉米的吐丝期和成熟期计算玉米的吐丝后干物质积累量和吐丝后生物量对籽粒的贡献率，所用到的公式是：花干后物质积累量＝成熟期地上部干物质积累量-吐丝期地上部干物质积累量，干物质转移量=吐丝期地上部干物质积累量-成熟期地上部营养器官干物质积累量，干物质转移对籽粒贡献率=（干物质转移量/籽粒干重）×100%。

对光截获情况进行测量时，应在玉芽吐丝后7 天进行，并且要选择天气晴朗的日子，尽量在上午9:00～11:00 之间完成。本次测量采用了AccuPAR LP-80 型冠层仪在各小区内对冠层光合有效辐射（PAR）情况进行了测定，测定时共选了5 个高度，分别为地面以上15 cm 部位（H1）、玉米雌穗至地面中部的有效辐射区域（H2）、穗部区域（H3）、灌层肠顶部至雌穗中部位置区域（H4）、与株行垂直的株间与行间的冠层顶部区域（H5），每一个部位重复测量3 次，H1～H4 等4 个高度的辐射强度用It表示，H5 高度的辐射强度用I0表示，透光率按照It/I0的比值计算。

最后在对玉米产量及产量的构成进行计算时，在玉米成熟期，先对每一个区域内的倒伏株数、空秆株数等进行统计，然后收获中间两行玉米，对产量进行计算，再对玉米穗的长度、玉米穗的粗细、玉米穗的行数、每一行的玉米穗的粒数等进行详细的计算。计算产量时将玉米籽粒中的含水量按照14%折算。

2 结果与分析

2.1 种植密度对不同株型玉米产量及其构成因素的影响

种植密度对玉米产量具有最直接的影响。传统观念往往认为种植的密度越大，玉米的产量就会越多。但现实并非我们想象的那样简单。由于玉米成长还受到光照、水分、养分等不同因素的影响，如果种植密度过大，各植株之间对这些生长资源的竞争也会增大，从而使个体植株获得的生长资源不足而达不到预期的效果。不同株型的玉米在不同密度的种植下呈现不同的试验结果。试验结果显示，红单6 号在9.0×104株每公顷达到高产、云瑞668 在7.5×104株每公顷达到高产、路单12 号在6.0×104株每公顷达到高产。经过进一步的分析得知，在较高密度的种植情况下，玉米粒的数量及重量随着株型紧凑程度的增加呈现稳定的状态，正是有效玉米穗数、玉米粒数和玉米粒重量的协调使得红单6 号呈现高产的效果。

2.2 种植密度对不同株型玉米形态结构与光能截获的影响

不同株型的玉米在不同种植密度下叶片的大小、分布影响玉米冠层结构对光能的截获能力。随着种植密度的增加，不同玉米的叶面积和透光率都呈现减小的趋势。三种不同的植株类型中，平展型的路单12 号叶片面积最大，中间型的云瑞668 次之，紧凑型的红单6 号叶片面积最小。随着玉米植株的生长，红单6 号、云瑞668 和路单12 号的透光率不断下降，经测算得知，红单6 号的透光率下降81%、云瑞668的透光率下降84%、路单12号下降90%[1]。因此，在种植密度较高的情况下，紧凑型玉米植株的叶片大小和分布特点在一定程度上起到了减轻植株受光较差的问题的严重性。此外，紧凑型的玉米植株在吐丝后仍然保持较高的叶面积指数，即一定土地面积上植物叶面面积总和与土地面积之比保持较高指数，从而扩大了玉米植株绿叶光合作用的面积，而且在成熟期保持较高的叶面积指数还起到了延长光合作用周期的作用。

2.3 种植密度对不同株型玉米籽粒灌浆参数的影响

衡量玉米产量的重要指标之一是玉米籽粒的灌浆程度。玉米的灌浆期指玉米籽粒的成熟时期，这时玉米的胚分化基本完成，初具发芽能力，这时的玉米需要充足的养分和水分，因为这些对玉米粒数起着重要作用。

试验结果显示，不同株型玉米的灌浆峰值中，红单6 号大于云瑞668，云瑞668 又大于路单12 号，灌浆峰值的时间也是红单6 号早于云瑞668，路单12 号最晚。在达到峰值前的一段时间，红单6号的灌浆速率也是快于云瑞668 和路单12 号的。由此我们可以得知，随着玉米植株紧凑程度的增加，灌浆参数呈现规律性的变化，而且紧凑型品种的灌浆参数要明显优于中间型和平展型的玉米植株类型[2]。

2.4 种植密度对不同株型玉米干物质积累与转运的影响

玉米在通过光合作用生长积累能量的过程中，也通过植物的呼吸作用消耗着能量。所以，玉米干物质的积累量就是总光合作用量与细胞呼吸消耗量之间的差值。一般来说，干物质量与植物叶面积指数相关，植物叶面积指数为5左右是最理想的，即叶片表面积大小为所在土地面积的5倍。因为植物叶面积指数太小会导致接受光照不充分，植物叶面积指数太大又会导致呼吸作用太强,不利于干物质积累。

在高密度种植情况下，试验结果表明，紧凑型的红单6号的花后干物质积累量、花后干物质转运量高于中间型的云瑞668 和平展型的路单12 号。需要指出的是，不同时期不同类型玉米植株的干物质积累量和干物质转化量也是不同的。在玉米的吐丝期，云瑞668 的干物质积累量低于路单12 号，而到了成熟期，云瑞668 的干物质积累量和干物质转运量又高于路单12 号。就总体情况来看，在一定情况下，不同类型玉米吐丝期干物质积累量、成熟期干物质积累量、花后干物质转运量是随着种植密度的增加而显著增加，但是如果密度过大就会呈现降低的趋势。三种不同玉米植株类型中，红单6 号的干物质积累和转运的指数较云瑞668 和路单12 号更加稳定。

3 讨论

在水分、养分等条件适当的情况下，增加种植密度是提高产量的重要措施之一。玉米种植过程中穗密度、穗大小、穗粒数等均会对玉米籽粒的产量造成影响。适当增加种植密度，玉米冠层结构对光能的截获能力增加，有利于玉米植株进行光合作用快速生长。在玉米灌浆的关键时期，种植密度的增加及玉米植株紧凑程度的增加对玉米灌浆起着重要的作用。最后，在玉米的吐丝期与成熟期，干物质积累量和转运量对玉米产量也有着重要的影响[3]。